Будова статевих клітин. Гаметогенез » Народна Освіта


Народна Освіта » Біологія » Будова статевих клітин. Гаметогенез






Будова статевих клітин. Гаметогенез

Яка будова статевих клітин?

Мал. 3.1. Будова яйця птахів: 1 - шкаралупа; 2 - зародковий диск; 3 - канатик; 4 - над- шкарапупна оболонка; 5 - повітряна камера; 6 - білкова оболонка; 7 - жовток; 8 - жовтко­ва оболонка; 9 - підшкаралупні оболонки Функція статевих клітин (гамет) - передача спадкової інформації від особин батьківського покоління нащадкам. Порівняно з диплоїдними не­статевими вони мають наполовину менший (гаплоїдний) набір хромосом. У заплідненій яйцеклітині (зиготі) відновлюється набір хромосом, харак­терний для соматичних клітин.

Яйцеклітини часто мають знач­ний запас поживних речовин та оточені кількома оболонками. На­приклад, у птахів яйцеклітина по­слідовно вкрита товстою білковою оболонкою, двома тонкими підшкаралупними, твердою шкаралупою з карбонату кальцію та зовнішньою плівкою, або надшкаралупною обо­лонкою (мал. 3.1). Поверхневі оболонки виконують захисну функцію, а білкова, окрім того, слугує джере­лом води для розвитку зародка. Яйцеклітина ссавців

Яйцеклітини ссавців також ото­чені кількома оболонками, які вико­нують захисну та живильну функ­цію (мал. 3.2). У них оболонок менше, ніж у плазунів чи птахів, чий заро­док тривалий час розвивається поза організмом матері.

Розміри яйцеклітини залежать від кількості запасних поживних ре­човин у цитоплазмі. Наприклад, у більшості ссавців, зародки яких отримують поживні речовини від ор­ганізму матері через плаценту, роз­міри яйцеклітин (без урахування зо­внішніх оболонок) варіюють від 50 мкм (мишоподібні гризуни - полівки) до 180 мкм (вівця). У людини діаметр яйцеклітини - близько 90 мкм. Якщо в яйцеклітині міститься значний запас поживних речовин (жовток), її діаметр може сягати до 5-7 см (акули), 8 см (страуси) тощо. З урахуван­ням зовнішніх оболонок розміри таких яйцеклітин ще більші. Напри­клад, яйце африканського страуса понад 15 см завдовжки і масою 1.5 2 кг.

будова сперматазоїда ссавцівЧоловічі статеві клітини дрібніші за яйцеклітини. їхня довжина коли­вається від 10 до 800 мкм. Чоловічі гамети, які мають джгутики і здатні до активного руху (зелені водорості, вищі спорові рослини, більшість тварин тощо), зазвичай називають сперматозоїдами. У червоних водоростей, хвойних і покритонасінних рослин, грибів, частини тварин (круглі черви, річкові раки, краби) чоловічі гамети позбавлені джгутиків, їх називають сперміями. У деяких тварин спермії здатні до амебоїдного руху (як-от, в аскариди).

Сперматозоїд ссавців (мал. 3.3) має коротку головку, у якій'містяться ядро та невелика кількість цитоплазми. Спадкова інформація упакована дуже щільно: об’єм ядра зрілого сперматозоїда майже в 30 разів менший, ніж у клітини-попередника.

На передній частині головки роз­ташована особлива органела - акро сома (мал. 3.3, 4). Вона містить фер­менти, які розчиняють оболонку яйцеклітини, забезпечуючи проник­нення до неї сперматозоїда, чим дещо нагадує лізосому. За головкою розташована звужена шийка, з якої починається джгутик — «хвіст*. Усі частини сперматозоїда вкриті плаз­матичною мембраною. Мембрана го­ловки містить особливі білки. Одні з них спрямовують рух сперматозої­дів до яйцеклітини, інші - беруть участь у прикріпленні до її оболонки.

Процес формування статевих клітин має назву гаметогенез (від грец. гамете - дружина або гаметес - чоловік і генезис - походження).

Як формуються статеві клітини?

Схема гематогенезу ссавцівРозглянемо процеси формування статевих клітин на прикладі ссавців (мал. 3.4). Яйцеклітини та сперматозоїди утворюються в статевих залозах з первинних диплоїдних статевих клітин. Процес утворення статевих клі­тин має кілька послідовних стадій: розмноження, росту, дозрівання і фор­мування.

На стадії розмноження диплоїдні попередники чоловічих статевих клі­тин - сперматогонії та жіночих - овогонії - розмножуються послідовними мітотичними поділами.

На стадії росту клітини збільшуються до певних розмірів. Попередни­ки сперматозоїдів мають назву сперматоцити І порядку, а яйцеклітин - овоцити І порядку.

На стадії дозрівання диплоїдні сперматоцити І порядку та овоцити І поряд­ку поділяються шляхом мейозу і перетворюються на незрілі гаплоїдні гамети.

Процеси утворення чоловічих і жіночих гамет мають певні відмінності. Під час дозрівання чоловічих статевих клітин утворюються чотири одна­кові гаплоїдні клітини. Після першого мейотичного поділу вони мають на­зву сперматоцити II порядку, а після другого - сперматиди. На стадії формування ядро і цитоплазма сперматид ущільнюються, а їхні розміри зменшуються; утворюються сперматозоїди. Це триває приблизно 80 днів. Лише після цього вони набувають здатності до пересування і запліднення яйцеклітини.

На стадії росту жіночих статевих клітин після першого цоділу мейозу утворюються дві різні за розмірами гаплоїдні клітини: велика із запасом поживних речовин (овоцит II порядку) і дрібна (так зване полярне тільце). Після Другого мейотичного поділу - на стадії дозрівання - утворюються чотири гаплоїдні клітини: одна велика яйцеклітина і три дрібні полярні тільця, які через деякий час зникають.

Розбіжності у формуванні сперматозоїдів і яйцеклітин зумовлені тим, що сперматозоїд під час запліднення вносить у яйцеклітину лише свою частку спадкового матеріалу; його маса не має значення для розвитку майбутнього зародка. А яйцеклітина, крім свого спадкового матеріалу, містить також усі органели і запас поживних речовин, які зародок вико­ристовує в процесі розвитку. Надходження основної маси цитоплазми до яйцеклітини досягається двома послідовними нерівномірними мейотич­ними поділами з утворенням полярних тілець, які призначені для вида­лення зайвого спадкового матеріалу.

Статеві клітини квіткової рослиниДещо інакше утворюються чоловічі та жіночі статеві клітини в квіткових рослин (мал. 3.5). У пиляках тичинок формуються пилкові зерна, оточені двома оболонками. Усередині пилкового зерна є дві гаплоїдні клітини: більша - вегетативна та менша - репродуктивна. При дозріванні з репро­дуктивної клітини утворюються два гаплоїдні спермії.

Яйцеклітина квіткових рослин розташована поблизу одного з полюсів зародкового мішка, що міститься всередині насінного зачатка. Після за­кладання насінного зачатка материнська диплоїдна клітина ділиться шляхом мейозу. Так утворюються чотири гаплоїдні клітини. У подальшому три з них відмирають і залишається одна (чи не нагадує це процес овоге- незу у хребетних тварин?). Далі гаплоїдне ядро клітини, що залишилася, тричі мітотично ділиться. Так виникають 8 гаплоїдних ядер. Три з них утворюють гаплоїдні клітини біля одного з полюсів зародкового мішка - яйцеклітину та дві супутні клітини. На іншому полюсі також формуються три гаплоїдні клітини — антиподи1, які не беруть участі в процесах за­пліднення та формування насінини. Останні два ядра переміщуються до центру зародкового мішка, де зливаються в диплоїдне ядро.

У статевому процесі зазвичай беруть участь дві особини. В особливих статевих залозах багатьох тварин формуються чоловічі або жіночі статевіМал. 3.6. 1. Прояви статевого диморфізму: самка (аі і та самець (б) левів (1), фазанів (2), жуків-оленів (3)

клітини. Тварин, особини яких мають або чоловічі (сім’яники), або жіночі (яєчники) статеві залози та відповідно утворюють лише один тип статевих клітин, - нази­вають роздільностатевими. До них нале­жить більшість круглих і багатощетинкових червів, членистоногих, хордових головоногі молюски тощо.

Особини різних статей тварин можуть бути подібні зовнішньо (більшість медуз, багатощетинкові черви, двостулкові мо­люски тощо) або різнитися між собою. Це явище дістало назву статевого диморфіз­му: воно повністю проявляється в період статевої зрілості і пов’язане з розбіжностя­ми в будові статевих органів та розвитком вторинних статевих ознак (мал. 3.6).

Вторинні статеві ознаки - сукупність особливостей, за якими, додатково до влас­не статевих органів, відрізняються особини різних статей; їхній розвиток зумовлений впливом статевих гормонів. Ці ознаки мо­жуть проявлятись у розмірах тіла, будові та пропорціях його частин, забарвленні тощо, зберігатися постійно або ж прояв­лятись лише під час періоду парування (наприклад, шлюбне забарвлення деяких птахів, риб). Вони допомагають особинам різних статей впізнати і відшукати один одного, стимулюють шлюбну поведінку тощо.

Розвиток чоловічих і жіночих статевих залоз можливий і в одній особи­ні. Таких тварин називають гермафродитами1. У виноградного слимака (мал. 3.7), наприклад, є лише одна статева залоза, що почергово продукує то жіночі, то чоловічі статеві клітини.

Трапляються випадки, коли організм спочатку функціонує як особина однієї статі, а через деякий час - іншої (риби-клоуни та мечоносці, кре­ветки; мал. 3.7. II). Як випадкове явище, гермафродитизм трапляється в різних груп роздільностатевих тварин, а також у людини.

Яке біологічне значення гермафродитизму?

Тварини-гермафродитиУ гермафродитних організмів підвищується ймовірність залишити на­щадків, зменшуються витрати енергії на пошуки партнера для розмно­ження. Тому гермафродитизм часто трапляється серед тварин, які ведуть прикріплений або малорухомий спосіб життя (певні види ракоподібних, двостулкових молюсків тощо), та паразитів. Наприклад, у стьожкових червів тіло може складатися з кількох тисяч члеників, у кожному з яких водночас функціонують жіночі та чоловічі статеві залози. Це забезпечує феноменальну плодючість: в одному членику бичачого ціп’яка міститься 125-175 тис. яєць, за місяць цей паразит виділяє приблизно 50 млн яєць, за рік і понад 400 млн, за 10 років - понад 4 млрд!

Самозапліднення не сприяє урізноманітненню спадкових ознак, тому в більшості гермафродитів існують механізми, які запобігають цьому: не­одночасне дозрівання чоловічих і жіночих статевих клітин, певні особли­вості будови статевої системи тварин, явище дводомності в рослин тощо.

Як відбуваєnься регуляція темпів розмноження?

За несприятливих умов (несприятлива інтенсивність дії кліматичних факторів, нестача їжі, площ для зростання, ділянок для влаштування гнізд, нір тощо) чисельність організмів знижується, а за сприятливих, на­впаки, зростає. Надлишок необхідних ресурсів сприяє підвищенню наро­джуваності, але збільшення кількості особин на одиницю площі або об’єму виснажує кормові та інші ресурси. Тому існують певні механізми, спря­мовані на гальмування подальшого зростання чисельності та густоти по­пуляції. У тварин це:

  • зниження плодючості;
  • затримка статевого дозрівання;
  • підвищення рівня смертності (унаслідок внутрішньовидової конку­ренції, впливу паразитів, хижаків);
  • зміна поведінкових реакцій.

У рослин спостерігають саморозрідженкя: за високої густоти сходів уповільнюється їхній ріст і частина особин гине. Велике значення мають також міжвидова конкуренція рослин за природні ресурси (світло, ділян­ка ґрунту для кореневого живлення тощо).

Хижаки регулюють чисельність популяцій здобичі, паразити г-хааяїна, рослиноїдні тварини - рослин тощо.

Нові терміни та поняття. Гамети, гаметогенез, роздільностатеві тва­

рини та гермафродити.

Запитання для повторення: 1. Чим характеризується будова жіночих стате­вих клітин? 2. Яка будова чоловічих статевих клітин? 3. Що таке гаметоге­нез? Які стадії виділяють під час гаметогенезу? 4. Чим відрізняються проце­си формування жіночих і чоловічих статевих клітин у ссавців? 5. Які організми називають гермафродитами? У чому полягає біологічне значення гермафро­дитизму?

Проблемне завдання. Поміркуйте, чому гермафродитизм насамперед притаманний тваринам-паразитам чи таким, що ведуть прикріплений спосіб життя.

Категорія: Біологія

Автор: admin от 15-03-2013, 23:56, посмотрело: 52043